Země jako vesmírné těleso

Vesmír a naše galaxie

• Vesmír je soubor všech kosmických těles, které na sebe vzájemně působí
• Hypotéza velkého třesku (15 mld. let) – existovala látka v super-hustém stavu, začala se rozpínat a začaly se tvořit struktury, základy budoucích kosmických těles (hvězdy, planety, planetky, měsíce, meteoroidy).

Sluneční soustava

• Je tvořena Sluncem, tělesy, která kolem něj obíhají a prostředím ve kterém se tento pohyb uskutečňuje
• Vznikem SS se zabývají kosmogonické hypotézy
• Stáří cca 4,7 mld. let (z mezihvězdné hmoty se vytvořil diskový útvar, který začal rotovat. Uprostřed diskového tělesa se zvyšovala hustota i teplota a formoval se zárodek budoucího slunce. Z prachových částic se seskupovala hmotná tělesa è tvořily se planety a měsíce
• Země byla dokončena cca před 4,6 mld. let
• Ve středověku bylo uspořádání SS chápáno jako geocentrické è v 16. století M. Koperník heliocentrický názor (helios = slunce) – tzn. Země a ostatní planety obíhají kolem Slunce po kruhových drahách è v 17. Století J.Kepler stanovil zákony pohybu planet a kruhové dráhy nahradil eliptickými.
• Všechna vesmírná tělesa se pohybují (v době vzniku získala pohybovou energii, která zůstala zachována)

Slunce

• Ústřední hvězda Sluneční soustavy, má tvar koule o průměru 1,4 mil. kilometrů.
• Vykonává dva základní pohyby:
  • 1) Rotace kolem vlastní osy – vzhledem k tomu, že Slunce není tuhé těleso, rychlost rotace není na povrchu stejná (na rovníku trvá 25 dní, v pólových oblastech 34 dní.
  • 2) Pohyb okolo středu galaxie s celou Sluneční soustavou (jednou za 250 mil. let).

Tvar a velikost Země

Historie – Aristoteles prohlásil, že je Země kulatá. V 17. století prohlásil Newton, že je Země na pólech zploštělá

Geoid – těleso nejpřesněji vystihující tvar Země, pro potřeby kartografie se nahrazuje zploštělým rotačním elipsoidem (rotační elipsoid – elipsoid, na který se vztahují výpočty).

Nejdůležitější míry zemského tělesa:

• Rovníkový průměr Země: 12756km
• Poledníkový průměr Země: 12713 km
• Obvod rovníku: 40075695 m
• Obvod poledníkové elipsy: 40008552 m
• Povrch Země: 510083059 mil km čtverečních
• Objem Země: 1083 mld. km krychlových
• Hmotnost Země: 5977 * 10²⁴

Zeměpisné souřadnice

(zeměpisné šířky a délky)

• Pomocí zeměpisných souřadnic určujeme body na zemském povrchu

Základní pojmy:

• Zemské póly: jsou to průsečíky rotační osy Země se zemským povrchem.
• Rovník: průsečnice zemského povrchu s rovinou procházející středem Země, kolmo k zemské ose
• Zeměpisná šířka: je úhel mezi rovinou rovníku a spojnicí určovaného bodu se středem Země
• Rovnoběžky: spojnice všech bodů stejné zeměpisné šířky. Číslují se od 0°až do 90° (od rovníku k pólům). Na severní polokouli je severní zem. šířka, na jižní polokouli jižní.
  • 90° póly
  • 0° rovník
  • 23°27´severní šířky – obratník raka
  • 23°27´ jižní šířky – obratník kozoroha. Obratníky jsou rovnoběžky, na které v poledne nejdelšího dne v roce dopadají sluneční paprsky pod úhlem 90°.
  • 66°33´ jsou polární kruhy. Polární kruhy jsou rovnoběžky, na které v poledne nejkratšího dne v roce dopadají sluneční paprsky pod úhlem 0°.
• Poledníky: jsou spojnice všech bodů stejné zeměpisné délky, jedná se o čáru, na níž nastává všude současně poledne. Základní poledník (0°), tzv. poledník Grenwichský (hvězdárna v Londýně). Poledníky na východ od základního poledníku mají východní zeměpisnou délku, na západ západní zeměpisnou délku.
• Zeměpisná síť: je tvořena rovnoběžkami a poledníky a slouží k orientaci na zemském povrchu.

Pohyby Země

Země vykonává dva základní rotační pohyby:

1. Rotační pohyb Země:
   • Otáčí se kolem své osy, proti pohybu hodinových ručiček (od západu k východu).
   • Jedno otočení cca 24 hodin (přesně 23hod 56min 4s – hvězdný den).
   • Úhlová rychlost rotace je stálá (15° za hodinu, tj. 360° za 24 hodin), obvodová rychlost se mění v závislosti na zeměpisné šířce (na rovníku 365m/s, na 50° sev. šířky 290 m/s, na pólech je nulová).
2. Oběh Země kolem Slunce:
   • Obíhá po eliptické dráze proti směru hodinových ručiček.
   • Vzdálenost Země od Slunce není stálá: přísluní (perihélium) začátkem ledna činí 147,1 milionů kilometrů, odsluní (afélium) začátkem července činí 152,1 milionů kilometrů. Střední vzdálenost je tzv. astronomická jednotka 1AU = 149,6 milionů kilometrů.
   • Pohyb Země na oběžné dráze je nepravidelný, Země se pohybuje rychlostí 29,8 kilometrů za sekundu, doba oběhu o 360° se nazývá tropický rok (365 dní 5 hodin 48 minut a 45.7 sekundy – tzn. o necelých 6 hodin delší než občanský rok -> přestupný rok).

Důsledky pohybů Země

• Střídání ročních období
• Základní příčinou je sklon zemské osy. Zemská osy svírá s rovinou ekliptiky stálý úhel 66°33´.
• Severní konec zemské osy je nejvíce přikloněn ke Slunci na letní slunovrat (začátek léta) 21. – 22. červen – paprsky dopadají v poledne kolmo na obratník raka. Nejdelší den a nejkratší noc na severní polokouli, dny se začínají zkracovat.
• Podzimní rovnodennost – 22. – 23. září na severní polokouli končí léto, den a noc trvají stejně dlouho, Sluneční paprsky dopadají kolmo na rovník.
• Zimní slunovrat – 21. – 22. prosinec. Severní konec zemské osy je nejvíce odkloněn od Slunce. Sluneční paprsky dopadají v poledne kolmo na obratník kozoroha, začíná zima ne severní polokouli. Nejdelší noc a nejkratší den. Dny se prodlužují.
• Jarní rovnodennost – 20. – 21. březen. Začíná jaro, paprsky kolmo na rovník, den a noc stejně dlouhé. Jaro trvá až do letního slunovratu è celý cyklus se opakuje.
• Na jižní polokouli se roční období střídají obráceně (na severní polokouli zima – na jižní léto).
• Tepelné pásy
• Pro tepelné podmínky na Zemi je rozhodující úhel dopadu paprsků (nejvíce zářivé energie dopadá na plochu, která je kolmá ke svazku dopadajících paprsků. Existují tři základní typy podnebných pásů:
• Teplý pás je mezi obratníky raka a kozoroha. Oblast s nejvyšším přídělem slunečního tepla a světla.
• Mírné pásy jsou vymezeny obratníky a polárními kruhy.
• Polární pásy zabírají kruhové vrchlíky vymezené polárními kruhy obou polokoulí. Charakteristický je výskyt polárních dnů a nocí.
• Slapové jevy
• Periodické deformace tvaru zemského tělesa. Jsou vyvolány gravitačním působením Měsíce a Slunce a také odstředivou silou.
• Vlivem těchto sil dochází v některých částech zemského tělesa ke zdvihu a hromadění hmot Země a v jiných částech k jejich poklesu a úbytku. Podle prostředí rozlišujeme slapy mořské (nejlépe pozorovatelné), slapy zemské kůry a slapy atmosféry.
• Příliv a odliv vodních hmot (mořské dmutí). Příliv a odliv se pravidelně střídají. Příliv se opakuje vždy po 12 hodinách a 25 minutách (tzv. půldenní příliv, který každý následující den vrcholí o 50 minut později. Jestliže se Měsíc, Země a Slunce nacházejí v jedné rovině kolmé k ekliptice (tj. Měsíc je v úplňku nebo v novu), pak se výsledné síly působení Měsíce a Slunce sčítají a nastává nejvyšší příliv, tzv. skočný příliv. Jestliže spojnice Země s Měsícem a spojnice Země se Sluncem svírají pravý úhel, potom se síly odečítají a nastává tzv. hluchý příliv. Dmutí na otevřeném oceáně je malé, jeho velikost ovlivňuje tvar pobřeží a mořského dna. Velký příliv je v zálivech (například v zátoce Fundy Bay na východním pobřeží Kanady dosahuje až 18 metrů, v Normandii 15 metrů, u Bristolu 14.4 metrů). Na řece Amazonce se při přílivu vytváří vysoká vlna, která se pohybuje proti proudu, nazývá se pororoka. Mořské dmutí se využívá pro výrobu elektrické energie v přílivových elektrárnách, například ve Francii.

Čas a časová pásma

• Protože se mění rychlost oběhu Země, byl zaveden tzv. střední sluneční den – 24 hodin.
• Protože Slunce kulminuje nad jednotlivými místy (od východu k západu), má každý poledník svůj místní čas. Posun o jeden stupeň odpovídá čtyřem minutám -> 15° jedna hodina. Z toho vyplývá pásmový čas.
• Celá Země je rozdělena na 15 stupňů široká časová pásma (v jenom časovém pásmu se všude užívá stejný pásmový čas, který se liší o hodinu od času sousedního pásma.
• Světový čas (UTC – Universal Time Coordinated), neboli západoevropský čas platí v pásmu se středním poledníkem 0°, tzn. že hranice pásma tvoří 7°30´západní délky a 7°30´ východní délky a je shodný s místním časem nultého poledníku.
• U nás platí středoevropský pásmový čas, má o hodinu víc než světový čas.
• V praxi se hranice časových pásem zcela nekryjí s průběhem poledníků, ale zpravidla s hranicemi států, ve velkých státech je časových pásem několik (ale Čína má stejný čas na celém území).
• V evropských zemích se od jara do podzimu zavádí tzv. letní čas (má o hodinu více než čas pásmový).
• Dohodou byla stanovena datová hranice, která probíhá přibližně kolem 180. poledníku (v oblasti Tichého oceánu), přestupujeme-li časovou hranici z východní polokoule na západní, získáme jeden den (dva dny ponecháme stejné datum) a obráceně.